冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能研究

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1、冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能研究　　摘要：隨著越來越多的城市實行階梯電價，冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣。本文結(jié)合實際案例，對冰蓄冷空調(diào)的節(jié)能效益作出分析。關(guān)鍵詞：冰蓄冷COP效率節(jié)能中圖分類號：TE08文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A美國從1990年起，開始對蓄冷系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計、控制和計算機(jī)模擬以及節(jié)能問題進(jìn)行研究?，F(xiàn)在，蓄冷技術(shù)作為一種電力負(fù)荷的調(diào)峰手段，己較為廣泛地應(yīng)用于建筑物的空調(diào)和其它工業(yè)工藝用冷上。美國電力研究院(EPRI)和美國供暖制冷空調(diào)工程師協(xié)會(ASHRAE)正在進(jìn)行低溫送風(fēng)系統(tǒng)的新型冷卻盤管和末端高誘導(dǎo)比散流器的設(shè)計和應(yīng)用研究，以進(jìn)一步提高冰蓄冷技術(shù)的應(yīng)用效率。雖然目前冰蓄冷系統(tǒng)的

2、發(fā)展前景很好，但我們應(yīng)該很清楚地認(rèn)識到冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)實際上是一個不節(jié)能的系統(tǒng)。在蓄冰空調(diào)系統(tǒng)中，制冷主機(jī)一定要具有兩種工作工況：空調(diào)工況和制冰工況，類型一般選用活塞式、螺桿式和離心式，其性能參數(shù)及特點見表1—1。表1—1制冷機(jī)性能參數(shù)及特性表1—2制冷機(jī)制冰工況容量特性7制冷機(jī)組的制冷能力隨著蒸發(fā)溫度（或蒸發(fā)器出口液溫度）降低而減少，隨著冷凝溫度（或冷凝器進(jìn)水溫度）降低而提高。通常制冷機(jī)組在制冰工況下的容量僅為標(biāo)定容量的60%~80%。據(jù)分析，制冷劑出液溫度每降低1℃，各制冷機(jī)容量減少見表1—2，而冷凝器及水溫度每降低1℃，制冷量增加1%~2%。總體上看，制冷工況下的CO

3、P比空調(diào)工況下的COP小，并且制冰工況的工作溫度比空調(diào)工況低，因此具有更多的冷量損失。因此可以看出冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)并不節(jié)能。雖然從機(jī)組的運(yùn)行效率上看不到冰蓄冷的任何優(yōu)點，但是從能源需求側(cè)來看，空調(diào)蓄能技術(shù)對國家、人民、環(huán)境都有巨大的利益：1、社會效益：（1）轉(zhuǎn)移電力高峰用電量，平衡電網(wǎng)峰谷差（2）減少新建電廠投資（3）減少環(huán)境污染，有利于生態(tài)平衡7電網(wǎng)的峰谷差是現(xiàn)代電網(wǎng)的一大特點，而且隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展有加劇的趨勢。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市建筑能耗呈現(xiàn)加速增長的趨勢。據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)部分大城市的高峰用電量中空調(diào)用電就占了30%以上，這樣使得電力系統(tǒng)峰谷差急劇增加，若按尖峰用電

4、負(fù)荷建設(shè)發(fā)電設(shè)備與供電電網(wǎng)，那么在低谷時段，相當(dāng)一部分發(fā)電設(shè)備與輸電設(shè)備不能充分發(fā)揮作用，折算到每kWh的平均供電成本也要上升；如果按平均用電負(fù)荷建設(shè)發(fā)電廠輸配電網(wǎng)，那么在夏季尖峰用電時段，用電負(fù)荷就會超過發(fā)電與輸配電設(shè)備的供電能力，電網(wǎng)的周波（頻率）就會下滑，當(dāng)降到48.5Hz以下后就不能安全用電，供電調(diào)度部門必須采取拉閘停電的辦法，強(qiáng)制削減用電負(fù)荷。而采取了蓄冷空調(diào)之后，利用午后的富余電力制冷，尖峰時段不制冷或少制冷，即可均衡用電負(fù)荷，改善電網(wǎng)負(fù)載因素，有利于安全供電。為了滿足尖峰用電負(fù)荷需要，就必須根據(jù)尖峰用電負(fù)荷的大小來興建更多的新電廠。在空調(diào)的社會普及率相當(dāng)高后

5、，如果采用與推廣蓄冷空調(diào)技術(shù)，就可有效地把空調(diào)用電的約40％左右的負(fù)荷轉(zhuǎn)移到低谷時段，原計劃興建的新電廠或新的發(fā)電機(jī)組就可不建或緩建，從而提高了現(xiàn)有發(fā)電設(shè)備與輸配電網(wǎng)的利用率與效率，改善電力建設(shè)的投資效益。由于推廣冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)后，可以少建或緩建電廠，就可減少CO2的排放量。若少建一座300MW燃煤發(fā)電廠，一年就可向大氣少排放300萬kgCO2，減輕全球的溫室效應(yīng)。常規(guī)情況下，各類型發(fā)電廠的產(chǎn)生量見表1—3。表1—3電廠CO2排放量蓄能系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)的比較如表1—4。7表1—4蓄能系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)的比較2、用戶收益：（1）減少主機(jī)裝機(jī)容量和功率可達(dá)30%～50%（2）相應(yīng)減

6、少冷卻塔的裝機(jī)容量和功率（3）設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)行比例增大，可充分提高設(shè)備利用率（4）減少一次電力投資費(fèi)用，包括電貼費(fèi)、變壓器、配電柜等（5）利用分時電價，可節(jié)省大量的運(yùn)行費(fèi)用（6）可作為應(yīng)急冷源，停電時可利用自備電力啟動水泵融冰供冷蓄能系統(tǒng)在帶來巨大的社會效益的同時，也具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，如推遲或減少發(fā)電裝機(jī)容量，減少環(huán)境污染治理費(fèi)用，減少電網(wǎng)調(diào)峰次數(shù)、降低發(fā)電成本等。對用戶來說，實實在在的經(jīng)濟(jì)效益和運(yùn)行管理的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下方面：7首先，利用分時電價政策，可以大幅節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。就象炒股票一樣，蓄能系統(tǒng)的用電策略也是“高拋低吸”，即在電價高時少用或不用電，把蓄存的能量釋放出

7、來使用，而在電價低時多用電，把制得的冷或熱量儲存起來。一般情況下，峰谷時段的電價比可達(dá)3:1或4:1，因此每年節(jié)省的運(yùn)行電費(fèi)是相當(dāng)可觀的。其次，可以減少制冷主機(jī)裝機(jī)容量和功率達(dá)30~50%，相應(yīng)地減少冷卻塔和水泵等的裝機(jī)容量和功率。由于在空調(diào)負(fù)荷高峰時，可以依靠融冰來供冷，因此主機(jī)的裝機(jī)制冷容量可以減少，而不必象常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)那樣按高峰負(fù)荷配備設(shè)備。相應(yīng)地，設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)行比例增大，可充分提高設(shè)備利用率，而且設(shè)備運(yùn)行效率也較高。如果采用冰蓄冷與低溫大溫差供冷送風(fēng)相結(jié)合的技術(shù)，在初投資費(fèi)用方面，既可減少空氣處理設(shè)備、輸配設(shè)備的大小，